СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МОНОЛИТНЫХ КОНТАКТОВ И ЗОНДОВ Российский патент 2018 года по МПК G01R3/00 

Изобретение относится к методу изготовления монолитных контактов и зондов. Техническим результатом изобретения является надежность, простота технологии, уменьшение размеров и дешевизна. Сущность изобретения заключается в способе изготовления монолитных контактов и зондов путем формирования на проводящем материале контуров маски друг над другом и последующего его травления (Фиг. 3).

Область техники

Изобретение относится к методам изготовления монолитных контактов и зондов, используемых в микроэлектронике. Полученные данным способом зонды могут использоваться и как прецизионные зонды при выполнении измерений параметров кристаллов в составе полупроводниковой пластины, и как контакты к кристаллу БИС в составе конструкции микросхемы. Способ изготовления монолитных контактов и зондов позволяет добиться упрощения технологии изготовления, уменьшения размеров контактных узлов и увеличения надежности получаемых электрических соединений.

Уровень техники

Изготовление монолитных контактов и зондов производится путем нанесения двух слоев маски (фоторезиста, окисла или нитрида кремния) и травления проводящего материала (в качестве материала можно использовать тугоплавкие металлы или любой проводящий материал) по контурам маски, формируемым с помощью фотолитографии, один за другим.

Известна технология получения контактов и зондов отдельно, описанная в литературе.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ получения зондов с помощью фотолитографии [1]. Суть изобретения заключается в том, на керамическую пластину наносится металлический слой, затем с помощью фотолитографии формируется зонд-игла или зонд-наконечник, далее он с помощью термопластичной смолы приклеивается на одну сторону керамической пластины, а на другую сторону пластины приклеивается зондовая головка, изготовленная аналогичным методом. Изготовление зондов таким способом позволяет получить зонды нужного размера, но такая технология сложна, содержит большое число технологических операций, требует специальных приспособлений для совмещения зонда-иглы с зондовой головкой, расположенных на разных сторонах керамической пластины, не обеспечивает высокую точность, и в итоге использовать такие контакты для микросхем невозможно.

Процесс изготовления зондов в прототипе иллюстрируется фиг. 8. В данном способе используется приклеивание зонда-головки и зонда-иглы или зонда-наконечника к двум противоположным сторонам керамической пластины (элемент 1) с помощью термопластичной смолы. Зонд-игла или зонд-наконечник (элемент 6) приклеивается к одной стороне керамической пластины, а к другой стороне пластины приклеивается зонд-головка (элемент 7).

На фиг. 8 представлен разрез структуры зонда-головки и зонда-иглы или зонда-наконечника. Зондовое устройство выполнено таким образом, что зондовая головка и зондовый наконечник сформированы с двух сторон печатной платы, выполненной из керамики, а электрическое соединение между ними осуществляется через термопластичную смолу.

В прототипе изготовление зондовой головки и зонда-наконечника осуществляется с помощью фотолитографии, что позволяет уменьшить размер самого зонда и использовать практически любой проводящий материал для этой задачи. Однако процесс изготовления очень сложен. Такие зонды невозможно использовать как контакты к полупроводниковым пластинам, а соединение таких зондов с проводящей дорожкой (головкой) трудно реализуемо из-за большого количества технологических операций, требует специальных приспособлений для совмещения зонда-иглы с зондовой головкой, расположенных на разных сторонах керамической пластины, и не обеспечивает высокую точность.

Предлагаемый способ изготовления монолитных контактов и зондов позволяет устранить эти проблемы, так как контакт и зонд предоставляют собой единый элемент, и изготовить такое устройство можно методами фотолитографии с последующим травлением.

Раскрытие изобретения

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является достижение технического результата, заключающегося в упрощении технологии, уменьшении размеров и увеличении надежности контактов и зондов.

Таким образом, отличительными признаками изобретения является то, что на поверхности проводящего материала сначала формируется контур маски для второго травления, а потом второй контур маски для первого травления. В качестве материала при создании контуров для травления можно использовать как фоторезист, так и другой материал, например оксид или нитрид кремния. В качестве материала контакта и зонда можно использовать тугоплавкие металлы или другие проводящие материалы. В качестве подложки может быть использована любая диэлектрическая пластина (например, керамическая или кремниевая). Такой способ изготовления контактов или зондов позволяет уменьшить размеры зондовых и контактирующих устройств, упростить технологию их изготовления и увеличить надежность получаемых электрических соединений.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - разрез структуры контакта и зонда на керамической пластине (элемент 1) после формирования слоя для создания проводящей дорожки (элемент 2), нанесения фоторезиста 1 (элемент 3), фотолитографии и дубления фоторезиста 1 (элемент 3), нанесения фоторезиста 2 (элемент 4).

Фиг. 2 - разрез структуры на керамической пластине (элемент 1) после формирования проводящей дорожки (элемент 2) с помощью фотолитографии со сформированным контуром фоторезиста 1 (элемент 3), после удаления фоторезиста 2.

Фиг. 3 - разрез структуры на керамической пластине (элемент 1) после травления проводящей дорожки (элемент 2) в форме иглы (монолитного контакта или зонда).

Фиг. 4 - вид сверху контакта и зонда на керамической пластине (элемент 1) после формирования слоя для создания проводящей дорожки (элемент 2), нанесения фоторезиста 1 (элемент 3), фотолитографии и дубления фоторезиста 1 (элемент 3), нанесения фоторезиста 2 (элемент 4).

Фиг. 5 - керамическая пластина (элемент 1) после формирования проводящей дорожки (элемент 2) с помощью фотолитографии, со сформированным контуром фоторезиста 1 (элемент 3).

Фиг. 6 - керамическая пластина (элемент 1) после формирования проводящей дорожки (элемент 2) и травления проводящего материала.

Фиг. 7 - вид сверху контакта и зонда на керамической пластине (элемент 1) после формирования проводящей дорожки (элемент 2) в форме иглы (монолитного контакта или зонда) - готовое изделие с электрическими выходами (элемент 5).

Фиг. 8 - разрез структуры зондового узла, изготовленного по способу, предложенному в прототипе [1], в котором зонд-игла или зонд-наконечник (элемент 6) приклеивается к одной стороне керамической пластины (элемент 1), а к другой стороне пластины приклеивается зонд-головка (элемент 7)

Пример осуществления изобретения.

Разработана технология изготовления монолитных контактов и зондов, включающая следующие операции: формирование на поверхности керамической подложки слоя проводящего материала W (вольфрама) с толщиной 5 мкм; нанесение первого слоя фоторезиста 1 с последующей фотолитографией для образования первого контура маски для травления иголочной части контакта или зонда, и задубливание. Далее наносится второй слой фоторезиста 2 для формирования второго контура маски. Затем вытравливается W с помощью второго контура фоторезиста 2 и удаляется фоторезит 2. Затем с помощью первого контура фоторезиста 1 вытравливается слой вольфрама толщиной 3 мкм для получения иголочной части контакта или зонда и удаляется фоторезист 1.

Литература

1. Патент США №2010/0031504 А1.

Использование: для изготовления монолитных контактов и зондов, используемых в электронной технике. Сущность изобретения заключается в том, что способ изготовления монолитных контактов и зондов осуществляется путем формирования на проводящем материале двух контуров маски друг над другом и последующем травлении проводящего материала. Технический результат - обеспечение возможности надежности контактов, простоты технологии, уменьшения размеров. 8 ил.

Способ изготовления монолитных контактов и зондов с проводящей дорожкой, формируемой путем травления материала, отличающийся тем, что формирование монолитных контактов и зондов с проводящими дорожками осуществляется с помощью фотолитографии, при этом первый контур является маской для второго травления проводящего слоя и второй контур первого слоя является маской для первого травления.